定量原位质地测量装置和方法制造方法及图纸

一种用于食物零食的原位定量质地测量的测量装置和方法。该装置包括声学捕获设备和数据处理单元。当人进食/饮用食物零食时，嘴中与唾液的物理相互作用发送压力波，该压力波传播通过听小骨并产生声学信号。该声学捕获设备记录该信号并将其转发至数据处理单元。该数据处理单元进一步包括数字信号处理模块，其对所接收到的声学信号进行平滑、变换和滤波。统计处理模块进一步对来自数据处理单元的声学信号进行滤波并且为质地属性(诸如硬度和破碎性)生成定量声学模型。该定量模型与来自描述性专家小组的定性质地测量关联。另一方法包括使用原位定量食物性质测量的食物零食指纹识别。

Quantitative in-situ texture measurement device and method

A measuring device and method for in-situ quantitative texture measurement of food snacks. The device includes an acoustic capture device and a data processing unit. When a person eats or drinks food snacks, the physical interaction between the mouth and saliva sends a pressure wave, which propagates through the auditory ossicles and generates acoustic signals. The acoustic capture device records the signal and forward it to the data processing unit. The data processing unit further includes a digital signal processing module, which smoothes, transforms and filters the received acoustic signals. The statistical processing module further filters the acoustic signals from the data processing unit and generates quantitative acoustic models for texture properties such as hardness and fragmentation. The quantitative model was associated with qualitative texture measurements from descriptive expert group. Another method involves the identification of food snack fingerprints using in situ quantitative food properties measurements.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定量原位质地测量装置和方法
本专利技术涉及使用声学技术的对于食物产品的质地的原位定量测量。现有技术和背景现有技术背景质地是确定消费者对食物产品的偏好的且通常通过感官评价来评估的最重要的感官特性之一。然而，感官评价是耗时且昂贵的，并且因此，需要可靠且实用的仪器方法来准确地预测感官质地属性和其他食物零食性质。当制作诸如薯片之类的食物零食时，质地性质取决于原料特性(即低固体或高固体土豆)以及原料经历的加工条件(诸如温度分布、切片厚度、脉冲电场强度等)。薯片的酥脆性、软度和/或嘎吱嘎吱声仅仅是使食物吸引消费者并使消费者满意的质地和口感特性的几个示例。质地是消费者用来判断许多食物的质量和新鲜度的主要标准之一。当食物在嘴中产生物理感觉(硬的、软的、脆的、湿的、干的)时，消费者就有了用于确定食物的质量(新鲜的、不新鲜的、嫩的、成熟的)的基础。一个主要的挑战是如何准确且客观地测量质地和口感。质地是与许多物理性质(例如硬度和破碎性)有关的一种综合性质，而且这种关系是复杂的。以从仪器获得的单个值无法定量地测得质地或口感。口感难以定义，因为它涉及食物在嘴中的整个物理和化学相互作用—从最初在腭部上的感知、到第一次咬合、通过咀嚼以及最终吞咽的动作。存在对定量测量食物在嘴中的相互作用的需要。硬度的一个问题是它们与感官测试的相关性并不总是像预期的那样高。在许多情况下，施加在薯片上的峰值力的度量不能充分地复制消费者所经历的能量。因此，消费者对硬度的判断可能比来自破坏性分析测试的简单峰值力度量更微秒。目前，在仪器读数与品尝小组评分之间不存在任何类型的良好关联性。问题是，没有一种仪器能够以在咀嚼过程中与人的嘴相同的方式来准确地操控食物产品。例如，一种仪器可以在两个金属板之间压缩食物产品，而人则会用门牙咬下去。因此，存在对一种与来自专家小组的定性测量具有良好关联性的定量质地测量的需要。现有技术质地测量系统来自质地技术有限公司的通用TA-XT2质地分析仪可以执行完整的TPA计算并且附带多个标准探头，包括各种尺寸的针、锥、柱体、冲头、刀和球。图1示例用于利用TA-XT2质地分析仪来测量质地属性(诸如硬度和破碎性)的现有技术系统。该系统包括探头0101，其在诸如薯片之类的食物零食上施加力并且测量使薯片破裂所需的力的量。硬度可以被测量为使产品变形到给定的距离所需的力(即用来在磨牙之间压缩、通过利用门牙来咬碎、在舌和腭部之间压缩的力)。现有技术质地测量方法如在图2中概括示出的，与现有技术系统相关联的现有技术质地测量方法可以包括以下步骤，其包括：(1)将食物零食放在表面上(0201)；(2)利用探头对食物零食施加力并且使食物零食破裂/变形(0202)；(3)从食物零食生成声学信号或者测量所施加的力(0203)；所施加的力可能取决于食物零食的形状。例如，U形食物零食或曲线形的食物零食可以以任一方向放置并且使食物零食破裂而施加的力可能是不同的。因此，存在对与形状无关的定量质地测量的需要。(4)利用声学捕获设备来捕获声学信号或者记录使食物零食破裂所需的力(0204)；以预设频率来捕获声学信号一段时间并且信号被绘制为时间(秒)与强度(dB)的关系。存在对测量宽频率范围中的声学信号的需要。(5)从声学信号生成质地模型(0205)；以及从对于食物零食的时间与强度的关系图开发针对质地属性(诸如硬度和破碎性)的模型。可替代地，来自测得的力的模型还可以被用来开发模型。(6)从质地模型来测量食物零食的质地属性。从在步骤(0205)中开发的模型来测量食物零食的质地属性。使该质地属性与来自如下面在图3中描述的专家小组的定性质地属性数目关联。现有技术质地关联方法如在图3中概括示出的，现有技术质地关联方法可以包括以下步骤，其包括：(1)将食物零食样品运送给专家小组(0301)；食物零食样品的运送可能是耗时的并且食物零食可能在运送过程期间经历质地变化。因此，存在对限制运送至专家小组的食物零食的次数的需要。(2)定性分析食物零食样品(0302)；该过程以训练有素的感官小组实施有意义的质地剖面分析开始，评委小组需要具有质地分类系统、标准评级尺度的使用以及与测试的机制有关的正确程序的现有评级知识。小组成员培训以每个属性的清楚定义开始。此外，用来评估食物产品的技术应该是明确规定的，解释如何将食物产品放在嘴中，它是由牙齿(以及哪颗牙齿)来作用、还是由舌头来作用，以及有什么特别的感觉要评估吗。小组成员被给予用于评估的参考标准，以便他们可以实践他们的感官评估技术和尺度的使用。硬度和破碎性通常被视为最重要的质地属性。目前，在仪器读数和品尝小组评分之间不存在任何类型的良好关联性。目前，不存在能够以与在咀嚼过程中人的嘴相同的方式来准确地操控食物产品的仪器。例如，仪器可以在两个金属板之间压缩食物产品，而人则会用门牙咬下去。事实上，仪器测量的是什么可能与消费者感知的是什么完全无关。因此，存在对一种可以定量地测量质地属性并与品尝小组评分关联的系统的需要。(3)为食物零食样品的质地属性分配一个描述性小组数(0303)；执行器官感觉的感官评价，其中训练有素的小组成员在各种描述符/质地属性上分配强度等级。例如，为了评估薯片，硬度可以被视为一个重要的属性。在这种情况下，小组成员基于一个尺度(在这里1等于极软且15等于极硬)来分配硬度评分。小组成员可以对薯片样品A、B和C的硬度进行评级。在品尝小组已完成之后，如下面在步骤(0304)中描述的那样得出食物产品的仪器读数。(4)使用侵入性分析方法来测量质地属性(0304)；存在对所选择的仪器技术尽可能重复嘴如何操控特定食物产品的需要。仪器应该以与在咀嚼过程中嘴和牙齿相同的方向和速率来施加相同的力量。仪器可以记录一段时间的声学信号并生成模型。然而，当前的仪器受到以离散频率记录声音的限制。因此，存在对记录更宽的频率范围内的声音的需要。(5)使分析和定性质地属性关联(0305)；以及使感官数据(描述性小组数)与仪器测量之间统计关联。例如，现有技术的经过调整的R2关联数在0.5-0.65的范围中，因此，存在对描述性小组数与分析模型之间强关联的需要。(6)生成关联模型(0306)。用来测量质地的当前客观方法在以可接受的准确度来检测小幅度的质地变化方面有局限，并且需要同一基底的若干次测量来区别具有统计显著性的稍稍不同的基底。当前，在食物行业中，或者通过测量用来使基底失效的力和梯度或者通过流变学手段，来表征零食和饮料质地。在零食中，TAXT2是一种用来测量当基底失效时的力和梯度的公知装置；对于饮料，有时利用流变计来测量流体的粘度或弹性。尽管这两种类型的测量对工业都至关重要，但它们并不能解释当样品与人唾液接触时，在嘴内的力/梯度、流变能力、口感或相互作用的变化。因此，存在对提供一种可以通过“原位”测量来关联的定量模型的需要。因此，存在对一种完成以下目的的定量质地测量的需要：·提供用来测量成品属性(诸如油含量、水分、切片厚度和盐含量)的定量方法。·提供质地属性(诸如硬度、破碎性、酥脆性和表面油性)的定量分析测量。·提供一种用来定量测量当样品与人唾液接触时消费者进食样品的体验的原位方法。·提供一种针对人唾液的特性(粘度和pH)而校准的用来定量质地属性的原位方法。·提供用来本文档来自技高网...

【技术保护点】
尽管已经在附图中图示并且在前面的详细描述中描述了本专利技术的优选实施例，但是将会理解本专利技术不限于所公开的实施例，但是在不偏离如由以下权利要求所阐述和限定的本专利技术的精神的情况下可以有许多重新布置、修改和替换。所请求的权利要求为：一种用于食物零食的定量质地属性测量的系统，其中所述系统包括与数据处理单元通信的声学捕获设备；所述声学捕获设备被配置以检测从进食活动生成的声学信号；以及其中所述数据处理单元被配置以基于来自所述声学捕获设备的输入来定量测量所述食物零食的所述质地属性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.04 US 62/303,511;2017.03.03 US 15/448,8531.尽管已经在附图中图示并且在前面的详细描述中描述了本发明的优选实施例，但是将会理解本发明不限于所公开的实施例，但是在不偏离如由以下权利要求所阐述和限定的本发明的精神的情况下可以有许多重新布置、修改和替换。所请求的权利要求为：一种用于食物零食的定量质地属性测量的系统，其中所述系统包括与数据处理单元通信的声学捕获设备；所述声学捕获设备被配置以检测从进食活动生成的声学信号；以及其中所述数据处理单元被配置以基于来自所述声学捕获设备的输入来定量测量所述食物零食的所述质地属性。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述数据处理单元进一步包括数字信号处理单元和质地属性计算单元。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述数字信号处理单元被配置以对所述声学信号进行平滑、变换和滤波从而识别与所述质地属性有关的相关频率。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述质地属性计算单元被配置以由所述相关频率来计算所述质地属性。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述质地属性选自包括以下各项的组：硬度、破碎性、牙包裹、酥脆性、稠密性、面团的粗糙度、面团的水分、残余油脂、表面粗糙度或表面油性。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述进食活动是用所述人的牙齿的正面咬合。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述进食活动是所述人的磨牙咀嚼。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述进食活动是所述人的自然咀嚼。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述食物零食是固体。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述食物零食是液体。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述声学捕获设备是麦克风；所述麦克风被配置以有线连接至所述数据处理单元。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述该声学捕获设备是麦克风；所述麦克风被配置以与所述数据处理单元无线连接。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述声学捕获设备被配置以捕获在0至5000KhZ的频率范围内的声波。14.根据权利要求1所述的系统，其中所述声学捕获设备被配置以在单个方向上捕获声波。15.根据权利要求1所述的系统，其中所述声学捕获设备被配置以在所有方向上捕获声波。16.根据权利要求2所述的系统，所述声学捕获设备与所述数字信号处理单元相集成。17.根据权利要求2所述的系统，所述声学捕获设备和所述数据处理单元被集成在一个单元中。18.一种用于测量食物零食的质地属...

【专利技术属性】
技术研发人员：白鸥，威尔弗雷德·马塞尔林·鲍瑞格，恩里克·米歇尔桑切斯，沙米尔·阿里米尔扎，
申请(专利权)人：福瑞托雷北美有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US